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Un morceau de métal chauffé à une extrémité produit un faible courant électrique : on le sait depuis près de deux cents ans. Mais que se passerait-il si, au lieu d'un simple métal, on prenait un « sandwich » à plusieurs couches : un supraconducteur, un isolant mince et une couche plane d'électrons ? À travers cette jonction, les électrons s'infiltrent par effet tunnel quantique, comme l'eau à travers une paroi poreuse, et transportent de la chaleur.

Les auteurs ont calculé que si l'on ajuste le potentiel électrique de la couche d'électrons, la jonction se comporte comme un générateur très puissant : la tension atteint 6.75 Δ₀/e et le coefficient de Seebeck 5 Δ₀/eK. Cela signifie que même une infime différence de température produit une tension notable. En mode machine thermique, l'efficacité atteint 92 % de la limite de Carnot, c'est-à-dire que presque toute la chaleur est convertie en travail, au lieu d'être dissipée.

Cette flexibilité est nécessaire pour les technologies quantiques. Les qubits, ces cellules quantiques des ordinateurs, nécessitent des températures plus basses que celles de l'espace interstellaire. Et les détecteurs de matière noire ou de rayonnement fossile captent des signaux qui se noient dans le bruit thermique. La nouvelle jonction pourrait devenir un réfrigérateur compact et précis pour ces instruments.

Le « sandwich » quantique rappelle l'ancien thermocouple, mais il ne repose pas sur le mouvement chaotique des électrons : il exploite leur saut quantique ordonné. La chaleur n'est pas simplement dissipée, elle est presque entièrement convertie en électricité ou en froid dirigé.